0 引 言

随着信息技术的飞速发展，园林工程行业正经历着前所未有的数字化转型。计算机辅助设计(CAD)和建筑信息模型(BIM)技术的应用，不仅提升了设计效率，还增强了项目管理的精确性和透明度。BIM技术凭借其三维建模和信息集成的优势，已成为推动行业数字化转型的核心动力^[1]。园林工程作为建筑行业的重要组成部分，其数字化转型对于提升整个行业的竞争力和可持续发展具有重要意义。园林工程的复杂性在于其设计元素的多样性和专业性。从亭子、廊架到平桥、水坝，再到园路和木结构等，每一个元素都需要精细的设计和施工^[2]。此外，绿化工程中的乔灌木、植草等植物配置，以及安装工程中的给排水、电气等系统，都进一步增加了园林工程的复杂性。然而，传统的市政园林景观设计和施工过程存在诸多挑战，例如工程量统计效率低下、信息孤岛现象严重、三维可视化能力不足等。这些问题不仅增加了项目管理的复杂性，也影响了工程质量和进度的控制。此外，园林景观专业技术人员的短缺，以及新入职人员经验不足的问题，也导致了工程量计算的效率和准确性难以满足现代工程项目的高标准要求。

Revit软件的二次开发，通过导入或链接CAD图纸，利用中间件如Teigha进行图层、图元、块数据的读取，能够快速获取园林景观图纸的多专业不同数据^[3]。这种技术的应用，不仅提高了建模效率，降低了技术门槛，而且确保了模型的精度。此外，通过开发园林景观专业Revit族库，可以支持用户自行创建、添加族模型，并实现快速搜索构件并下载到本地进行模型创建。

快速建模技术作为提高设计效率、降低成本的关键因素，已经能够实现从概念设计到施工图绘制的无缝对接。在这一过程中，Revit软件作为BIM设计平台的主流选择之一，其二次开发潜力巨大，为园林工程快速建模提供了强大的技术支持^[4]。快速建模技术的发展，不仅需要强大的图形处理能力，还应提供用户友好的交互界面，降低技术门槛，提高建模效率^[5]。同时，快速建模工具的开发还应注重与现有设计流程的兼容性，实现数据的无缝对接和共享^[6]。在园林工程领域，传统的建模方法依赖于人工操作，存在效率低下、易出错等问题，难以满足现代工程项目对速度和精度的高要求。因此，实现园林工程建模的自动化和智能化，快速建模技术的研究和开发显得尤为迫切。

本研究旨在探索和实现基于BIM技术的园林工程快速建模方法。通过分析对比，选择Revit作为二次开发的建模平台，借助算量系统Web端已定义的构件类型及构件属性，创建一套园林景观构件Revit族库，便于快速建模。通过API获取Revit中导入或链接的CAD图纸，程序自动化分析识别图纸中的文本、等高线、填充、标注对象等，快速转换成Revit模型对象，实现绿化工程植物、园林附属工程管道等元素的快速建模^[7]。

本研究进一步探索了基于BIM技术的园林景观工程算量系统。园林工程量计算涉及对工程中各种子目(如乔灌木等)的精确计量。这些子目通常以自然计量单位表示，计算过程相对烦琐。尽管土建等专业工程的算量技术^[8]已进入三维BIM时代，但园林工程量的计算仍停留在表格算量阶段。园林技术人员目前主要依赖Excel电子表格进行工程量计算，其效率和精度有待提高。尽管市场上已有一些适用于房屋建筑的算量软件^[9]，但缺乏专门针对园林景观工程的算量软件工具。开展园林景观工程算量系统的研发能够为项目管理提供技术支撑，实现工程量的高效获取，从而推动园林工程的数字化转型。

1 Revit二次开发环境与流程

在BIM技术的推动下，Revit作为BIM核心软件之一，因其强大的建筑设计功能和开放的API接口，成为行业内广泛应用的三维建模工具。二次开发，即在现有软件基础上进行定制化开发，以满足特定需求或优化工作流程，对于Revit而言，这不仅能够扩展其功能，还能促进BIM技术在更广泛领域的应用^[10-11]。

Revit是一款基于参数化设计的BIM软件，它通过提供详尽的建筑元素库和高度集成的工作流程，支持用户进行建筑设计、文档编制和建筑生命周期管理。Revit的特点在于其丰富的族类型、灵活的模型编辑功能以及对多专业协同工作的支持，这些功能使得Revit成为实现BIM理念的关键工具。

Revit的二次开发主要依托于其应用程序接口(API)。这是一套预定义的函数、协议和工具集，允许开发者访问和操作Revit的内部数据和功能。API的关键技术包括对Revit数据库的操作、用户界面的自定义以及与外部应用程序的数据交换。通过API，开发者可以创建插件来自动化复杂任务，实现个性化设计流程，从而提高设计质量和效率。本文使用C#编程语言和Revit API对Revit进行二次开发，具体开发流程如下：

1)集成开发环境(IDE)选择。

选用微软的Visual Studio 2022作为主要开发工具。该环境提供了丰富的开发组件，并支持多种编程语言。

2)开发组件安装。

在Visual Studio中安装必要的组件，包括ASP.NET、Web开发和.NET桌面开发等，以确保开发环境的完整性和功能性。

3)API库准备。

从Revit软件的安装目录中提取关键的应用程序接口(API)库文件：RevitAPI.dll、RevitAPIUI.dll、RevitAPIIFC.dll、RevitAddInUtility.dll、AdWindows.dll、UIFramework.dll 和 UIFrameworkServices.dll。这些库文件是实现Revit二次开发的基础。

4)类库项目创建。

在Visual Studio中新建一个基于.NET Framework的类库项目，Revit版本与.NET Framework版本需对应。本系统开发选择的.NET Framework版本为4.7。

5)API引用配置。

将Revit API相关的DLL文件作为引用添加到类库项目中，确保插件能够访问和调用Revit的内部功能，如图1所示。

图1 API引用配置

6)插件描述文件编写。

创建一个包含插件元数据的XML格式描述文件(.addin文件)。该文件详细描述了插件的名称、依赖的DLL路径、唯一标识符、执行的完整类名等关键信息。

7)插件部署。

将编写的.addin文件部署到Revit的插件目录下，确保Revit能够识别并加载该插件。

8)功能测试。

启动Revit软件，通过插件加载提示验证插件是否正确部署和配置。根据测试反馈，对代码进行修改和优化，并重新启动Revit进行调试。这一过程可能需要多次迭代，以确保插件的稳定性和可靠性。

2 插件功能模块

本研究开发了一款集成了多项先进功能的园林景观设计插件。该插件旨在通过技术创新，提升园林景观设计的专业性和智能化水平，优化设计流程，提高设计效率，同时确保设计的精确性和实施的可行性。插件的主要功能模块包括园林景观族库、等高线识别、三维地形创建、快速翻模、种植、排砖优化、形象挂接、工具端工程量统计等。

2.1 园林景观族库

在Revit软件中，“族”(Family)是一个核心概念，它指的是一组具有相同类别和行为的图元集合。族以及族类型构成了所有的元素。族可以有多个族类型，一个族类型可以创建多个族实例。族可以视为参数化的图元模板，允许用户通过调整参数来创建具有不同尺寸、形状或配置的实例。通过修改族参数，可以生成新的构件，而无须重新绘制。当族模板被更新时，所有使用该族的实例都会自动更新。园林工程的族库包含不同的树木、管道和电气设施等，如图2所示。插件支持族模型的上传、下载、编辑、删除等管理功能。通过公开渠道搜集部分族模型填充进去作为基础族模型，同时支持用户自行创建、添加族模型。此外，还支持用户对添加的族名称、专业分类等相关信息进行自定义。使用时，用户可以根据需要搜索构件并下载到本地进行模型创建。

图2 园林景观族库

2.2 等高线识别

通过将CAD图纸链接至Revit项目，由于图纸标注规范问题，系统识别可能会产生误差。因此，插件的等高线识别功能通过结合标注距离容差与标注定位偏移参数，允许用户手动修正错误识别的等高线，从而确保等高线的准确提取。此外，插件还可以调用Revit的手动绘图工具进行等高线的绘制，包括直线、圆弧和样条曲线等几何元素的创建，以满足实际场景中复杂的需求。同时，插件还提供了等高线的分割功能，允许用户将单一等高线分割成多个部分，以适应复杂的设计需求。最后，Revit的批量标注功能进一步提高了工作效率。通过设置高程和增量，用户可以一次性为多条等高线添加包含高程值、间距等信息的标注。等高线的功能菜单如图3所示。

图3 等高线菜单栏

2.3 三维地形的创建

本插件支持三种主要的地形生成技术，以满足不同场景的需求：根据等高线生成地形、在现有地形上添加等高线以形成新地形、通过导入高程点生成地形。为了增强模型与地形的交互性，插件还提供了地形依附功能，确保模型中的构件能够适应地形的自然起伏。地形依附功能包括点图元依附和面图元依附。地形依附的效果图如图4所示。

图4 三维模型创建

2.4 快速翻模

插件具备将CAD图纸中的二维元素(如植物、草地、管道等)转换为三维模型的高级功能。用户可以利用插件的三维翻模功能，将CAD图纸中的元素精确映射到三维空间中，从而创建自然景观和管道系统。为了提升园林绿化工程的建模效率，插件还支持批量快速建模技术，包括管道翻模、点状构件翻模以及面状构件翻模等多种建模方式。

1)点图元翻模。

用户首先需要添加CAD图元，然后选择图元对应的族类别和类型，确定标高，并勾选依附地形选项，以确保生成的图元能够随地形起伏。图5为在起伏的地形上对树木建模的效果图。

图5 快速翻模

2)点图元批量翻模。

用户拾取CAD图纸后，插件会自动识别图纸中的所有图块，并根据图块名称自动匹配对应的族类型，用户也可以手动选择图块的族类型。例如，图6中乔木为自动匹配族类型，石头为手动选择族类型。

图6 批量翻模

3)面图元翻模。

与点图元翻模不同，面图元翻模专注于提取CAD图纸中的填充区域，如草地等，将这些大面积的地被色块转换为三维模型。

4)管道翻模。

插件能够将CAD图纸中的管道线转化为Revit中的管道模型，并根据位置、大小和直径等参数自动创建各类管井。用户选择管道的管径、类型和系统后，插件会生成对应的管道模型。在翻模过程中，可能会遇到由于水井或其他结构导致的管道连接问题。为解决这一问题，插件引入了管道连接容差的概念。用户可以设置一个容差值，当两根管道的端点在该容差范围内时，系统将自动识别并连接这两根管道，形成一个连续的管道模型。

2.5 批量种植

在CAD图纸中，针对那些未包含图块模板的地面区域，可以使用区域性种植功能。首先，需要根据区域特性和设计要求确定种植图元的排列配置，这包括植物的分布模式和排列方向。接着，对于每个图元，应详细规定其标高、高度偏移以及图元角度，以确保植物布局的准确性和美观性。

种植方法可分为三种：等距种植、线性种植和随机撒播。等距种植适用于在特定区域内按照固定间隔规律性地布置植物；线性种植则是沿着一条直线或路径等距布置植物，适合于道路两旁或河流边缘等线性空间；随机撒播则是根据设计意图和需求，以一定比例混合种植不同种类的植物，创造出更为自然和多样化的景观效果。种植建模效果如图7所示。

图7 随机撒播

2.6 排砖优化

插件允许用户针对特定区域进行精确的铺装规划。该功能支持工字型和方格型两种排砖模式，用户可以根据需要设置砖块尺寸、砖缝宽度、错缝率、旋转角度、偏移量以及起始排砖点等关键参数。系统将自动根据用户选定的区域计算铺装所需的总面积和砖块数量，同时优化排砖布局以减少材料浪费，实现一键自动排砖。此外，插件还可生成排砖三维模型，并输出用砖工程量，如图8所示。所有统计数据将被整合到工程量报表中。排砖出图功能进一步增强了插件的实用性。在排砖完成后，插件能够在Revit中自动生成一张图纸，展示排砖效果。

图8 排砖功能

2.7 形象挂接

在Web端划分好形象后，用户可以将相关的构件挂接到目标形象中，插件会自动计算形象的工程量并将形象工程量上传至Web端，如图9所示。

图9 形象挂接

2.8 工具端工程量统计

工程量模块整合了构件定义、计量组件、植物规格导入、地被色块标注提取和工程量统计等功能，提供从构件定义到工程量统计的一站式解决方案。

1)构件定义。

工具端的工程量统计功能与Web端实现了紧密联动。用户根据Web端设定的算量规则和分类标准执行统计任务。例如，管道的工程量通过测量其长度来计算；乔灌木根据实际数量，按株或棵进行计数；地被色块的工程量则依据其覆盖的面积来确定。只有经过定义的构件才会被纳入工程量计算之中，而构件的定义和修改通过构件定义组件完成，如图10所示。

图10 构件定义

2)计量组件。

将一些零散的构件组成一个集合，以集合为单位统计工程量。

3)植物规格导入。

支持csv或xls文件格式，批量导入植物规格。

4)地被色块的标注提取。

允许用户识别并选择不同图层中的标注，这些图层在面图元批量翻模过程中被定义。用户可以挑选特定的标注用于工程量统计，并通过点击保存功能，将这些标注保留下来，以供后续工程量统计使用，具体操作面板如图11所示。首先，在BlockAnnotationViewModel构造函数中初始化与Revit文档相关的数据结构和命令；其次，add方法用于添加新的标注，它通过用户选择CAD文字元素来获取相关的几何和属性信息；最后，save方法通过Revit的事务机制保存用户的选择和标注信息。

图11 地被色块提取

5)工程量统计。

组件不仅支持生成Excel格式的工程量报表，还能将数据上传到Web端，实现工具端与Web端的联动统计。首先，定义了两个主要的数据模型QsModelLandscapeEng和QsModelGardenAncEng，分别用于绿化工程和园林附属工程的工程量统计。这些模型包含了工程量统计所需的各种属性，如项目名称、单位、计算公式、工程量等。这些属性通过数据绑定(DataBinding)与用户界面(UI)组件连接，确保用户能够查看和编辑工程量数据。在QSViewModel的构造函数中，首先需要收集Revit文档中的构件信息。这里使用了LINQ查询，从Revit文档中获取所有模型元素，并筛选出具有特定参数的元素。每个元素都被封装在一个CalcuParas对象中，包括元素ID、名称、类别及其他参数。其次，遍历每个分类(如乔木、灌木等)，并为每个分类创建一个QsModelLandscapeEng对象。对于每个分类下的构件名称，进一步按构件名称分组，并为每个构件创建一个QsModelLandscapeEng对象。最后，根据构件的单位(如“株”“m²”)计算工程量，并将其添加到相应的QsModelLandscapeEng对象中。

此外，模块还基于《GB 50858—2013 园林绿化工程工程量计算规范》中的计算规则，对BIM数据中的各类构件工程量进行计算。能够自动创建相关构件的工程量统计表，并按照约定模板导出Excel报表。通过与算量系统Web端的对接，模块能够推送形象分解清单，完成园林景观构件的分类，并将工程量数据推送至算量系统Web端，从而实现各类工程量的计算。

通过集成上述功能模块，本插件不仅能够辅助设计师进行方案设计，还能够在施工阶段提供精确的工程量统计和施工指导，从而实现园林景观设计的全流程优化。

3 结 论

在园林绿化工程领域，工程量计算的准确性和效率对项目成本控制具有决定性影响。本研究开发了一套基于Revit平台的二次开发插件系统，旨在通过技术创新，实现园林工程的快速建模与算量，显著提升工程量管理的效率和精度。该系统通过Revit的二次开发和CAD图形的三维建模，展现了Revit软件在BIM算量领域的良好扩展性，为建筑行业的其他相关专业提供了可借鉴的范例。系统的主要优势体现在易用性、绿化板块计算的成熟度、为工程人员提供科学数据支撑，以及打破技术壁垒，实现BIM数据在项目管理中的互通式应用。工程算量工具的引入，显著提高了工程量计算的效率，减轻了工程人员的工作强度。随着其推广应用，预计将进一步为建筑行业提供服务。